Elektrotechnika to niezwykle szeroka dziedzina wiedzy, która obejmuje wszystko, co dotyczy wykorzystania energii elektrycznej. Obejmuje to rozwój obwodów, urządzeń, sprzętu i komponentów oraz badanie zjawisk elektromagnetycznych, ich praktyczne wykorzystanie. Zakres elektrotechniki to wszystkie sfery naszego życia.
Jak to się wszystko zaczęło
Historia rozwoju elektrotechniki jest ściśle związana z ludzkością w całej historii jej rozwoju. Ludzi interesowały zjawiska naturalne, których nie potrafili wyjaśnić. Historia rozwoju elektrotechniki - ciągłe próby powtarzania tego, co działo się wokół.
Badania trwały długie stulecia. Ale dopiero w XVII wieku historia rozwoju elektrotechniki zaczęła swoje odliczanie od faktycznego wykorzystania przez człowieka nabytej wiedzy i umiejętności.
Teoria
Naukowcy, którzy przyczynili się do rozwoju elektrotechniki to tysiące nazwisk, nie sposób wymienić ich wszystkich w ramach tego artykułu. Alesą osoby, których badania pomogły uczynić nasz świat takim, jakim jest dzisiaj.
Dane historyczne mówią: jednym z pierwszych, który zwrócił uwagę na to, że po natarciu bursztynu o wełnę może przyciągać przedmioty, był grecki filozof Tales z Miletu. Swoje eksperymenty przeprowadził w VII wieku p.n.e. Niestety nie mógł wyciągnąć żadnych fundamentalnych wniosków. Ale starannie zapisał wszystkie swoje obserwacje i przekazał je potomnym.
Kolejna nazwa na liście warunkowej „elektrycy i ich wynalazki” pojawiła się dopiero w 1663 roku, kiedy Otto von Guericke zaprojektował w mieście Magdeburg maszynę, która była kulą, która mogła nie tylko przyciągać, ale także odpychać obiekty.
Słynni naukowcy
Następnie początek elektrotechniki zapoczątkowali tacy znani naukowcy jak:
- Stephen Gray, który przeprowadzał eksperymenty z przesyłaniem elektryczności na odległość. Wynikiem jego badań był wniosek, że obiekty inaczej przenoszą ładunek.
- Charles Dufay, który przedstawił teorię różnych rodzajów elektryczności.
- Holenderski Peter van Muschenbroek. Zasłynął wynalezieniem kondensatora.
- Georg Richmann i Michaił Łomonosow aktywnie badali to zjawisko.
- Benjamin Franklin. Ten człowiek przeszedł do historii jako wynalazca piorunochronu.
- Luigi Galvani.
- Wasilij Pietrow.
- Wisiorek Karola.
- Hans Oersted.
- Alessandro Volta.
- Andre Ampère.
- Michael Faraday i wielu innych.
Energia
Elektrotechnika to nauka składająca się z czterech elementów, z których pierwszym i podstawowym jest elektroenergetyka. Jest to nauka o wytwarzaniu, przesyłaniu i zużyciu energii. Ludzkość mogła z powodzeniem wykorzystać tę technologię dla swoich potrzeb dopiero w XIX wieku.
Prymitywne baterie pozwalały urządzeniom działać tylko przez chwilę, co nie zaspokajało ambicji naukowców. Wynalazcą pierwszego prototypu generatora był Węgier Anosh Jedlik w 1827 roku. Niestety naukowiec nie opatentował swojego pomysłu, a jego nazwisko pozostało tylko w podręcznikach historii.
Później dynamo zostało zmodyfikowane przez Hippolyte Pixie. Urządzenie jest proste: stojan wytwarzający stałe pole magnetyczne i zestaw uzwojeń.
Historia rozwoju elektrotechniki i energetyki nie może obejść się bez wymienienia nazwiska Michaela Faradaya. To on wynalazł pierwszy generator, który umożliwił generowanie prądu i stałego napięcia. Następnie mechanizmy udoskonalili Emil Sterer, Henry Wilde, Zenob Gramm.
DC
W 1873 roku na wystawie w Wiedniu wyraźnie zademonstrowano uruchomienie pompy z maszyny oddalonej o ponad kilometr.
Elektryczność pewnie podbiła świat. Ludzkość ma dostęp do tak nieznanych dotąd nowości, jak telegraf, silnik elektryczny w samochodach i statkach oraz oświetlenie miast. Do produkcji energii elektrycznej na skalę przemysłową coraz częściej stosowano ogromne dynama. W miastach zaczęły pojawiać się pierwsze tramwaje i trolejbusy. Idea prądu stałego została masowo wprowadzona przez słynnego naukowca Thomasa Edisona. Jednak ta technologia miała również swoje wady.
Teoretyczna elektrotechnika w pracach naukowców oznaczała pokrycie elektrycznością jak największej liczby osad i terytoriów. Ale prąd stały miał niezwykle ograniczony zasięg - około dwóch lub trzech kilometrów, po czym zaczęły się ogromne straty. Ważnym czynnikiem w przejściu na prąd przemienny była stal i gabaryty maszyn prądotwórczych, wielkość przyzwoitej fabryki.
Nikola Tesla
Serbski naukowiec Nikola Tesla jest uważany za twórcę nowej technologii. Całe swoje życie poświęcił na badanie możliwości prądu przemiennego, przesyłając go na odległość. Elektrotechnika (dla początkujących będzie to ciekawy fakt) zbudowana jest na jej podstawowych zasadach. Dziś w każdym domu znajduje się jedno z dzieł wielkiego naukowca.
Wynalazca dał światu generatory wielofazowe, asynchroniczny silnik elektryczny, licznik i wiele innych wynalazków. Przez lata w telegrafach, firmach telefonicznych, laboratorium Edisona, a później w swoich przedsiębiorstwach, Tesla zdobył duże doświadczenie dzięki ogromnej liczbie eksperymentów.
Ludzkość niestety nie otrzymała nawet jednej dziesiątej odkryć naukowca. Właściciele pól naftowych byli przeciwni rewolucji elektrycznej w każdy możliwy sposób i próbowali zatrzymać jej postęp wszelkimi dostępnymi im środkami.
Według plotek, Nikola mógłtwórz i powstrzymuj huragany, przesyłaj elektryczność bez przewodów w dowolne miejsce na świecie, teleportuj okręt wojenny, a nawet sprowokuj upadek meteorytu na Syberii. Ten człowiek był bardzo niezwykły.
Jak się później okazało, Nikola miał rację, obstawiając prąd zmienny. Elektrotechnika (zwłaszcza dla początkujących) wymienia przede wszystkim jej zasady. Okazało się, że miał rację, że elektryczność można dostarczać tysiące kilometrów dalej za pomocą samych przewodów. W przypadku stałego „brata” elektrownie muszą znajdować się co dwa do trzech kilometrów. Ponadto muszą być stale serwisowane.
Obecnie prąd stały nadal ma miejsce dla pojazdów elektrycznych – tramwajów, trolejbusów, lokomotyw elektrycznych, silników w przedsiębiorstwach przemysłowych, w akumulatorach, ładowarkach. Biorąc jednak pod uwagę rozwój technologii, jest prawdopodobne, że „stałe” wkrótce pozostanie tylko na kartach historii.
Elektromechanika
Druga sekcja elektrotechniki, która wyjaśnia zasadę konwersji energii z mechanicznej na elektryczną i odwrotnie, nazywa się elektromechaniką.
Pierwszym naukowcem, który ujawnił światu swoje prace nad elektromechaniką, był szwajcarski naukowiec Engelbert Arnold, który w 1891 roku opublikował pracę na temat teorii i projektowania uzwojeń maszyn. Następnie światowa nauka została uzupełniona wynikami badań Blondela, Vidmara, Kostenko, Dreyfusa, Tolvinsky'ego, Kruga, Parka.
W 1942 r. Amerykanin pochodzenia węgierskiegoGabriel Kron w końcu zdołał sformułować uogólnioną teorię dla wszystkich maszyn elektrycznych, a tym samym połączyć wysiłki wielu badaczy w ciągu ostatniego stulecia.
Stałym zainteresowaniem naukowców na całym świecie cieszyła się elektromechanika, a następnie takie nauki jak elektrodynamika (bada związki między zjawiskami elektrycznymi i magnetycznymi), mechanika (bada ruchy ciał i interakcje między nimi), a także cieplne. fizyka (podstawy teoretyczne energia, termodynamika, wymiana ciepła i masy) i inne.
Głównymi problemami, które były przedmiotem badań były badania i rozwój przetworników, wirujące pole magnetyczne, liniowe obciążenie prądowe, stała Arnolda. Główne tematy to maszyny elektryczne i asynchroniczne, różnego rodzaju transformatory.
postulaty elektromechaniki
Trzy główne postulaty elektromechaniki to prawa:
- Indukcja elektromagnetyczna Faradaya;
- pełny prąd dla obwodu magnetycznego;
- siła elektromagnetyczna (znana również jako prawo Ampère'a).
W wyniku badań elektromechaników udowodniono, że ruch energii jest niemożliwy bez strat, wszystkie maszyny mogą działać zarówno jako silnik, jak i jako generator, a pola wirnika i stojana są zawsze nieruchomy względem siebie nawzajem.
Podstawowe wzory to równania:
- maszyna elektryczna;
- bilans napięciowy uzwojeń maszyny elektrycznej;
- moment elektromagnetyczny.
Automatyczne systemy sterowania
Kierunek nieuchronnie stał się popularny po tym, jak stało się jasne, że maszyny mogą z powodzeniem zastąpić ludzką pracę.
Automatyczne sterowanie - możliwość manipulowania pracą innych urządzeń lub nawet całych systemów. Sterowanie może odbywać się na podstawie temperatury, prędkości, ruchu, kątów i prędkości jazdy. Manipulacja może odbywać się zarówno w trybie w pełni automatycznym, jak i przy udziale osoby.
Pierwszą maszynę tego typu można uznać za jednostkę zaprojektowaną przez Charlesa Babage'a. Dzięki informacjom zawartym w kartach perforowanych można było sterować pompami za pomocą silnika parowego.
Pierwszy komputer został opisany w pismach irlandzkiego naukowca Percy Ludgate, które zostały zaprezentowane opinii publicznej w 1909 roku.
Analogowe urządzenia komputerowe pojawiły się tuż przed wybuchem II wojny światowej. Działania wojenne nieco spowolniły rozwój tej obiecującej branży.
Pierwszy prototyp nowoczesnego komputera został stworzony przez Niemca Konrada Zuse w 1938 roku.
Obecnie automatyczne systemy sterowania, zgodnie z zamierzeniami ich wynalazców, z powodzeniem zastępują ludzi na produkcji, wykonując najbardziej monotonne i niebezpieczne prace.
Elektronika
Następnym etapem rozwoju elektrotechniki były urządzenia elektroniczne, które są miliardy razy dokładniejsze niż ich analogowe odpowiedniki.
Najbardziej znanym pierwszym wynalazkiem jest niemiecka maszyna szyfrująca Enigma. A potem Brytyjczycydekodery elektroniczne, którymi próbowali rozszyfrować splątane kody.
Następne były kalkulatory i komputery.
Na obecnym etapie życia telefony i tablety kojarzą się z elektroniką. A jak będzie jutro rozwój naszych urządzeń, możemy się tylko domyślać. Ale naukowcy pracują dzień i noc, aby nas wszystkich zaskoczyć i uczynić życie trochę ciekawszym i łatwiejszym.
